液质联用技术在农药残留 分析中的应用 -...

液质联用技术在农药残留分析中的应用

发言人: 潘灿平

中国农业大学Email: panc@cau.edu.cn

主要报告内容

1 农药残留分析中的常用lcms 技术

2 前处理方法和基质效应研究、农药残留

分析样品的稳定性研究等关键技术

3 实例

1 农药残留分析中的常用lcms 技术

1)农药残留分析的类型与要求

2) LCMS 在农残分析中的应用进展举例

1) 农药残留分析的类型

市场监测 （食品、 农产品等）目标明确？ 否？

摄入风险评估

环境监测 （水、空气、 土壤、 血液等）

化学品登记注册 （田间残留、动物体和植物体代谢、Feeding study、环境行为等 ）

代谢物与杂质分析进出口检验其他…… FIT for Purpose ?

LCMS 的优缺点

LC-MS可提供额外信息，但MS谱图简单、碎片信息少、定性信息少

LC-MS/MS ：定性确证的可靠性提高.

LC-MS 对基质效应敏感 matrix effects, 需要校正：use of standard addition or isotopically-labelled standards.

False positive results；False negative

incorrectly identified or false positive results : the presence of natural co-extractives or other contaminants, which "mimic" the characteristics of some pesticides, or the lack of proper confirmation of the analyte identity.

False negative: LOD fit for purpose?

Quality control for pesticide residue analysis: 1/2

Sample handlingSamplingSample transportationSamples at laboratorySample storage

Pesticide standardsStock and working standards

ExtractionContaminationInterferenceControl instrumental analysis

Dead volume peak shape testSolvent peak shape testSystem suitability tests (SSTs)

Quality control for pesticide residue analysis: 2/2

Analytical calibrationMatrix effectsAnalytical methods and recovery determinations

Spike or Recovery samplesDuplicate analysisRecovery determinationBlind samples

Proficiency testingConfirmation of resultsReporting of resultsTools for IQCQC activities

根据CAC法典 第2A卷Part1“GUIDELINES ON GOOD LABORATORY

PRACTICE IN PESTICIDE RESIDUE ANALYSIS”4.7.2. 对于已登记的符合MRLs的活性物质，它的LPL可以定义为MRL的一部分。为了分析方便，这一部分将根据以下而改变。MRL（mg/kg） LPL(mg/kg)5或大于5 0.50.5到 5 0.1到0.50.05到0.5 0.02到0.1小于0.05 0.5×MRL当MRL在分析方法的决定限附近, LPL也将在这一水平。

Criteria of within laboratory repeatability, reproducibility and trueness for analysis

of pesticide residues and veterinary drugs

Concentration Repeatability Reproducibility Trueness,

mg/kg CVA% CVL% CVA% CVL% Mean% recovery

≤0.001 35 36 53 54 50−120> 0.001 ≤ 0.01 30 32 45 46 60−120> 0.01 ≤ 0.1 20 22 32 34 70−120

> 0.1 ≤ 1 15 18 23 25 70−110> 1 10 14 16 19 70−110

EU对质谱确证方法的要求

全扫描：当用单级质谱记录全扫描图谱时，至少要有四种离子的相对丰度大于等于基峰的10%。如果分子离子峰在参考图谱中的相对丰度≥10%，则必须包括在内。选择离子监测质谱方法时要求:

96/23/EC指令附录 I A组 4识别点

96/23/EC指令附录 I B组 3识别点

对质谱确证方法的要求

2.5HR-MSn子离子

2.0HR-MSn母离子

2.0HRMS

1.5LR-MSn子离子

1.0LR-MSn母离子

1.0低分辨质谱

每种离子的识别点MS技术

质量碎片类型和识别点的关系

对质谱确证方法的要求

对于每个诊断离子，信噪比 >3:1 测定至少一对离子丰度比相对离子丰度最大容许偏差 不能超过下表

±50%±50%≤10%

±30%±20%>10%到20%

±25%±15%>20%到50%

±20%±10%>50%

CI-GC-MS、GC-MSn

LC-MS、LC-MSn

（相对）

EI-GC-MS（相对）

相对丰度（%基峰）

2) Lcms 在农药分析中的应用 （1）

large-scale multi-residue methods (LSMRMs) (i.e. covering over 80 analytes)Polar pesticides

LC-MS2 （QQQ）and LC-TOF-MS

5mM 甲酸铵 as modifier in HPLC

Lcms 在农药分析中的应用 （2）LC-MS： QTRAP by MRM mode for 202 compounds

样品净化材料：SPE？ MSPD？ GPC？

Reverse-dispersive solid phase extraction？QueCHERS

0.2 Da

0.05 Da

Simazine in oil

BienvenidaGilbert-López, Talanta, 2009

Lcms 在农药分析中的应用 （3）

Carla Soler et al., Journal of Chromatography A,1157 (2007)

样品前处理

液液萃取-固相萃取：

样品经过乙腈和二氯甲烷提取后，过C18固相萃取柱净化

色谱条件

色谱柱: Agilent SB - C18 , 211 mm ×10 mm, 1.18μm; 柱温: 50 ℃; 进样量: 20μL; 流动相A: 0.1%甲酸- 10 mmol/L乙酸铵; 流动相B: 乙腈; 流速: 0.13 mL /min; 梯度洗脱条件: 0～4 min, A由99%变化至50% , 4～15

min, A 由50%变化至 40%, 15～20 min, A由40%变化至

20% , 20～25min, A 由20%变化至1%, 25～30 min, A保

持1% , 30～35 min, A 由1%变化至99%后运行8 min

GB 液相色谱-质谱联用对复杂食品基质中400多种农药残留量的测定

质谱条件电离源模式: 电喷雾离子化 电离源极性: 正模式

雾化气: 氮气 雾化气压力: 2.18 ×105

离子喷雾电压: 4000 V 干燥气温度: 350 ℃

分析特征量

407种农药的线性范围为0.5～500μg/L，RSD < 10%检测目标有害物

多效唑，乙草胺等407种农药

检测的样品

苹果、蜂蜜、谷物和肉类

复杂食品基质中400多种农药残留量的测定

各国的LCMS 标准方法

日本： positive list中国：

USA：QuEChERS：

蔬菜水果多菌灵等4中苯并咪唑类农药残留的测定 HPLCNY/T 1680-200916

植物性食品中氨基甲酸酯类农药残留的测定 LC/MS/MSNY/T 1679-200915

水果中辛硫磷残留量的测定 GCNY/T 1601-200814

水果中咪酰胺残留量的测定NY/T 1456-200713

水果中腈菌唑残留量的测定 GCNY/T 1455-200712

蔬菜及水果中多菌灵等16种农药多残留的测定 LC/MS/MSNY/T 1453-200711

蔬菜中2，4-D等13种除草剂多残留的测定 LC/MSNY/T 1434-200710

蔬菜水果中51种农药多残留的测定 GC/MSNY/T 1380-20079

蔬菜中334种农药多残留的测定 GC/MS LC/MSNY/T 1379-20078

蔬菜中异菌脲残留量的测定 HPLCNY/T 1277-20077

蔬菜水果中吡虫啉残留量的测定NY/T 1275-20076

食品中草甘膦残留量的测定NY/T 1096-20065

水果蔬菜中乙烯利残留量的测定 GCNY/T 1016-20064

蒜薹、青椒、柑橘、葡萄中仲丁胺残留量的测定NY/T 946-20063

蔬菜水果中有机磷、有机氯、拟除虫菊酯和氨基甲酸酯类农药多残留的测定NY/T 761-20082

韭菜中甲胺磷等7种农药残留量的测定NY/T 447-20011

标准名称NY 号序号

2 前处理方法和基质效应研究、

农药残留分析样品的稳定性研究等关键技术

Preparation of the analytical sample

试样

分析样品

实验室样品

样品处理， 如均质化Homogenisation

mincing machines, choppers, blenders, or grinders.

dry-ice during homogenisation：improve the efficiency of sample processing, reducing the risk of thermal degradation of pesticides.

The sampling constant (KS) is the weight The sampling constant (KS) is the weight (W)of a single increment that must be (W)of a single increment that must be withdrawn from a wellwithdrawn from a well--mixed material to hold mixed material to hold the relative sampling (withdrawing and the relative sampling (withdrawing and processing) uncertainty to 1% with 68% level processing) uncertainty to 1% with 68% level of confidenceof confidence

取样系数与不确定度

2SPCVWSK ×=

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

oran

ge fr

esh

appl

e fr

esh+

dry-

ice

tom

ato

froz

en+d

ry-ic

e

tom

ato

fres

h+dr

y-ic

e

appl

e fr

ozen

+dry

-ice

appl

e 'fr

ozen

appl

e fr

esh

tom

ato

fres

h

tom

ato

fres

h

carr

ot fr

esh

appl

e fr

esh-

lett

uce

fres

h

Ks1

(kg)

Typ KS1

min Ks1

max Ks1

Homogenization carried out with the Stephan chopper

Homogenization carrried out with a commercial Food processor

Confidence intervals Confidence intervals

Calibration: Matrix enhancement effect

Figure 3. Fenvalerate calibration plot in isooctane and lettuce matrix matched calibration solution measure with ECD.

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

0 20 40 60 80 100 120

Fenvalerate concentration, ng/ml

GC response

io 0.08 0.12 0.25

水果中部分农药的相对基质效应

0

20

40

60

80

100

120

敌敌

畏甲

胺磷

乙酰

甲胺

磷氧

乐果

甲拌

磷六

六六

-α二

嗪磷

巴胺

磷五

氯硝

基苯

甲基

毒死

蜱百

菌清

op'-

DDT

氯菊

酯

相 对 响 应 值

葡萄

猕猴桃

梨

香蕉

橙子

室温和低温制备蔬菜样本过程的不确定度和25种农药残留的稳定性

低温处理过程会提高某些农药的稳定性，降低分解率，表现为农药的分解种类少，分解程度低。其中，甲萘威和残杀威等在低温处理时稳定性会明显提高，敌敌畏和百菌清则在两种处理条件下都会分解。

取样的不确定度： 取样量10g? 15g? 20g?

Stability of residues

Systematic studies revealed substantial decrease (40Systematic studies revealed substantial decrease (40--70%) of the concentration of several analytes 70%) of the concentration of several analytes ((captancaptan, , captafolcaptafol, , folpetfolpet, , chorothalonilchorothalonil, , dichlofluaniddichlofluanid)) during processing at during processing at ambient T ambient T

Recent study on stability of residues during cryogenic Recent study on stability of residues during cryogenic processing : processing :

94 of 106 pesticides tested were stable94 of 106 pesticides tested were stablelosses of several pesticides losses of several pesticides --bitertanolbitertanol (95%), (95%), heptenophosheptenophos (50%), (50%),

isophenphosisophenphos (40%), and (40%), and tolylfluanidtolylfluanid (48%)(48%)-- reported at reported at TTambamb did not did not occur during cryogenic processingoccur during cryogenic processing

冷冻贮存0.4 mg/kg浓度有机磷农药残留量比较

0

20

40

60

80

100

120

0 3 5 8 15 30 46 77 241 天

农药残留量%

甲胺磷

甲拌磷

氧乐果

乐果

甲基对硫磷

毒死蜱

对硫磷

冷冻条件0.8 mg/kg有机氯及菊酯类农药变化趋势

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

0 8 19 32 46 77 241 331 379

时间/d

农药

残留

量/%

百菌清

三唑酮

甲氰菊酯

三氟氯氰菊酯

氯氰菊酯

氰戊菊酯

Uncertainty and MRL compliance limits

Interpretation with expanded uncertainty 2007:v1

D

A

B

C

B

A: Sr; B: run bias; C: lab bias; D: method bias

不确定度组成实例

Pop=1.1111

3 实例

10.0 mL乙腈：0.2mol/L磷酸缓冲溶液（7.8）（2：8，v/v）

83％磷酸调节pH值至2.5±0.1，待净化

SPE柱先用5mL甲醇浸泡活化30min 淋洗，再用5mL提取液（用85%磷酸调节pH值至2.5）淋洗。

上样，所有提取液过柱，

洗脱，最后用3mL乙腈：pH7.8磷酸缓冲液(9：1,v/v）洗脱

LCMS 检测 （MRM）

Y

SO 2 NH C N

RON

N

R 1

R 2

X

NY/T 1616

实例1

新型HILIC色谱柱的应用

Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography HILIC：named by Andrew Alpert， 1990

实例2

使用挥发性溶剂、流动相含有有机相、 不含不挥发性缓冲盐

季铵盐农药的HILIC-MS分析

Dr.‐Ing. Ludmilla Havlik, Chemisches Labor ： from MERK 

矮壮素

敌草快

Column:

ZICZIC®®‐‐HILICHILIC 100 x 2.1 mm, 3.5 µm, 200 A

Mobile phase:

80% acetonitrile

20% ammonium acetate (25 mM) 

Flow rate:

0.2 mL/min

Detection:

ESI‐MS (positive mode)

Injection: 

20 µL in mobile phase

实例3

整体色谱柱的应用

实例4

SEPARATION OF HERBICIDES

-20

0

20

40

60

80

100

0 0.5 1 1.5 2

Time, minutes

mA

UColumn: 2.1 x 50 mm Halo C18Flowrate: 1.0 ml/minDetector: UV @ 245 nmTemperature: AmbientInstrument: Agilent 1100Pressure: 370 bar (initial), 295 bar (final)Mobile Phase: gradient (A= H2O, B= ACN) Time %B 0.00 35% 0.50 35% 2.00 65%

PEAKS1) Tebuthiron2) Thiazuron3) Fluometuron4) Diuron5) Propanil6) Siduron7) Linuron8) Diflubenzuron

acetone

1

2

3

4

56

7

8

农产品中6种烟碱类杀虫剂多残留HPLC-MS方法

吡虫啉，啶虫脒，烯啶虫胺，噻虫啉，噻虫嗪，氯噻啉

烯啶虫胺

噻虫嗪

吡虫啉

氯噻啉

啶虫脒

噻虫啉

实例5

关于农药残留管理的讨论

农药使用必不可少 农药科学管理

MRL的科学制定与风险评估

残留实验室管理与数据的可靠性

残留实验与测试结果的应用

MRL判定的逻辑学

实验室分析部位部分中残留量

缩分样本 Bulk sample 田间样本

某地区样本

？

问题与交流讨论

Email: panc@cau.edu.cn

Sciencenet 博客：http://www.sciencenet.cn/blog/canpingp2222.htm